Porovnání 3D tisku a standardního bolusu pro radioterapii hrudní stěny rakoviny prsu

1. Studijní schéma

   Zásah

   Všichni jedinci dostávají standardní dávky radioterapie hrudní stěny následovně:

   • Polovinu dnů není aplikován žádný bolus na hrudní stěnu podle standardní péče
   • Aplikuje se poloviční bolus – střídání dnů mezi standardním 5mm gumovým bolusem a experimentálním 3D tištěným bolusem.

   Primární a sekundární výsledky Každý subjekt funguje jako vlastní kontrola a porovnává standardní gumový bolus s 3D tištěným bolusem, pokud jde o

   • Objem vzduchové mezery mezi bolusem a kůží hrudní stěny
   • Čas, který radiačním terapeutům zabere příprava pacienta
   • Vypočtená versus naměřená dávka na kůži

   Velikost vzorku 16 pacientů během 4 měsíců

2. Pozadí a zdůvodnění

V Kanadě je každý rok diagnostikováno 25 000 žen s rakovinou prsu. Přibližně 20 % těchto žen podstoupí mastektomii (odstranění celého prsu) v rámci léčebného programu. Radioterapie se aplikuje na hrudní stěnu (kde byl prs) u žen, jejichž rakovina prsu se rozšířila do lymfatických uzlin

nebo v jiných situacích, kdy existuje vysoká pravděpodobnost, že na hrudní stěně zůstane mikroskopická množství rakovinných buněk. Metaanalýza 25 randomizovaných studií zahrnujících 8505 žen s pozitivními lymfatickými uzlinami ukázala, že radioterapie po mastektomii zlepšila 10letou míru kontroly hrudní stěny ze 73 % na 92,5 %. Stejný přehled ukázal, že 15leté celkové přežití se zvýšilo o 5,4 % (60,1 vs 54,7 %) u žen podstupujících radioterapii ve srovnání s těmi, které ji nepodstoupily.

Aplikovat radioterapii rovnoměrně na hrudní stěnu během 16-25 denních ozařování je technicky náročné, protože bez úprav vysokoenergetické radioterapeutické přístroje poddávkují povrchovou tkáň (přesně tam, kde by mohly sídlit rakovinné buňky). Pro kompenzaci tohoto jevu se na kůži hrudní stěny po některé nebo všechny dny ozařovací kúry položí pružná polymerní (gumová) "bolusová" vrstva o tloušťce 3-10 mm. Mezinárodně se používají všechny druhy bolusů, od pryže po voskové desky ze svíček. Tento standardní „bolus“, obvykle 40 cm široký a 40 cm dlouhý, se umístí na hrudní stěnu a udržuje na místě pomocí pásky a popruhů po dobu 15 minut, které zabere nastavení a podání radioterapie každý den, kdy je bolus aplikován. Protože obrys hrudní stěny každé ženy je jiný a často zahrnuje „vrcholy a prohlubně“ v tkáni, mezi kůží a bolusovým materiálem nevyhnutelně existují „vzduchové mezery“. Tato vzduchová mezera, jak je snadno vidět na nastavení zobrazení, se mění ze dne na den, protože radiační terapeuti nemohou reprodukovat přesné umístění bolusu a ženy podstupující léčbu se nemohou vrátit zpět do přesně stejné polohy na radioterapeutickém lůžku. den. Různé vzduchové mezery mohou ovlivnit, kolik radioterapie se dostane do kůže, a mohou způsobit potenciální poddávkování rakovinných buněk nebo předávkování normální kůže.

Na Klinice radiační onkologie v Halifaxu výzkumníci vyvinuli inovativní řešení tohoto problému vzduchové mezery pomocí technologie 3D tisku k vytvoření bolusu, který bude přizpůsoben přesnému tvaru pacientovy hrudní stěny. Vyšetřovatelé mají přibližně 3 roky zkušeností s výrobou 3D tištěného bolusu pro radioterapeutické aplikace, včetně přísného hodnocení prostorové a dozimetrické přesnosti tkání pod bolusem. Předchozí výzkum se soustředil na ověřovací studie lékařské fyziky a vytvářel „chytrý bolus“ pro přizpůsobení léčby elektronovou terapií na více místech léčby. Prostřednictvím této práce výzkumníci prokázali, že tištěný bolus přesně odpovídá i složité anatomii pacienta, a to na základě realistických fantomových studií (tj. modelů pacientů zahrnujících náročné situace, např. ošetření části chodidla nebo ucha). Bolus je navržen přímo z plánovacích dat CT anatomie pacienta, která je pro každého pacienta vyžadována pro běžné výpočty plánování léčby. 3D tištěný bolus má obvykle tloušťku 5 mm pro aplikace rentgenového fotonového paprsku a skládá se z kyseliny polymléčné (PLA), která je odvozena ze škrobů (kukuřice, cukrová tapioka), je inertní a běžně se používá například pro pohárky na pití a chirurgické špendlíky. . Průměrná hustota 3D bolusu je ovladatelná během tisku, takže výzkumníci jsou schopni replikovat hustotu standardního materiálu gumového bolusu. Vyšetřovatelé již dříve prokázali, že materiál je přesně zohledněn systémem plánování léčby, jak potvrdila jiná studie.

Nedávná interní studie 3D tištěného bolusu o tloušťce použité pro tuto studii ukazuje, že vypočtené a naměřené na stroji úzce korelují.

V navrhované studii by výroba 3D tištěného bolusu pro hrudní stěnu každého pacienta mohla přinést řadu výhod oproti současné technice:

1. 3D bolus může snížit velikost vzduchové mezery mezi bolusem a kůží. Vzduchová mezera v současné době omezuje přesnost a jednotnost aplikované radiační terapie. 3D tištěný bolus by byl individualizován pro každého pacienta a navržen a vyroben se submilimetrovou přesností;
2. Doba potřebná více radiačními terapeuty k přípravě nastavení bolusu před CT zobrazením může být zkrácena, zejména u náročných anatomií, vzhledem k tomu, že 3D tištěný bolus je následně vytvářen automatizovaným způsobem z dat CT (bez přítomnosti pacienta a terapeutů).
3. Doba potřebná k nastavení pacienta na léčebném zařízení (lineární urychlovač) se může zkrátit, pokud individualizovaný bolus „zapadne“ na místo (ve srovnání se současným stavem, kdy umístění bolusu může být iterativní, náchylné k chybám a časově náročné).
4. Protože každý pacient bude mít svůj vlastní individualizovaný bolus, budou zmírněny problémy s kontrolou infekce (kontaminace bakteriemi z opakovaného použití standardního bolusu).

3. Cíle studia

Testovat, zda 3D tištěný bolus vytváří menší vzduchovou mezeru, je rychlejší při aplikaci a vytváří spolehlivé nahromadění radioterapie ve srovnání se standardním gumovým bolusem u žen podstupujících radioterapii hrudní stěny.

4. Metody studia

Jedná se o studii zaměřenou na jediné centrum sdružující pacientky s rakovinou prsu, které již souhlasily s podstoupením radioterapie hrudní stěny

Průběh studie pro jednotlivého pacienta

1. Získání pacienta a dokončení procesu souhlasu
2. CT simulace a standardní výroba bolusu (prováděno přesně podle aktuálního standardu péče)
3. Výroba 3D tištěného bolusu pomocí simulačního CT skenu
4. Volba místa a výpočet kožní dávky

5. Vytvoření individuálního plánu léčby pacienta

   • Plán vygenerovaný dozimetristy – střídavě zapnutý a vypnutý bolus
   • Přehled, které dny budou standardní bolus a 3D bolus
6. Poskytování radioterapie ve dnech bez bolusu – podle standardní péče

7. Dodávka radioterapie ve dnech bolusu

   • Aplikace diod na hrudní stěnu
   • Načasování času nastavení
   • CBCT sken na stroji pro nastavení (umožňuje následné měření vzduchové mezery)

8. Monitorování pacienta během léčby a po ní

   • Výpočet vzduchové mezery
   • Odměřená dávka na kůži
   • Kožní reakce